一种分布式柔性生产与运输协同调度方法技术

本发明专利技术公开了一种分布式柔性生产与运输协同调度方法，根据每个工件的每道工序加工开始时间

【技术实现步骤摘要】
一种分布式柔性生产与运输协同调度方法


[0001]本专利技术涉及复杂生产调度和智能优化
，尤其涉及分布式制造环境中的生产调度与物流调度方法，属于智能制造领域和运筹优化

。

技术介绍

[0002]面对制造业优化升级需求，制造业的智能化和绿色化发展成为必然趋势
。
尤其，随着经济全球化
、
消费方式的定制化
、
个性差异转变，分布式柔性制造逐步成为主要生产模式，以实现敏捷响应和快速交付
。
分布式柔性制造能够通过分布式柔性生产线的协作生产，充分利用资源，实现降本
、
增效
、
节能
、
减排
。
分布式柔性生产调度是制造过程的管理决策核心，有效的调度方法能够提高生产效率，增强企业核心竞争力
。
[0003]柔性生产调度相比传统刚性的大批量流水线生产，更能满足以消费者为导向的以需定产，且并行的生产环境和多功能设备可以实现多品种
、
中小批量
、
工艺路径可变的生产过程，具有备货期短
、
产量高
、
库存少等优点，在导体加工
、
造纸业或纺织业等有着重要的应用
。
一般的柔性生产调度仅考虑单车间的工件调度和机器分配问题，而分布式环境下的柔性生产调度增加了工件在多个车间的分配问题
。
同时，由于工件需要通过无人搬运车
(Automatic Guided Vehicle,AGV)
在不同机器间进行运输转移，故考虑生产和运输的协同调度更加符合实际生产应用
。
然而，分布式柔性生产与运输协同调度的求解不仅要考虑工件的工厂分配
、
工件的机器分配
、
工序调度问题，还需考虑耦合的
AGV
分配与调度问题，求解难度巨大，目前缺少有效且高效的调度方法
。
[0004]因此，现在亟需一种分布式柔性生产与运输协同调度方法来解决上述问题
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术目的在于提出了一种分布式柔性生产与运输协同调度方法，解决生产与运输环节难以协同调度
、
现有优化方法难以直接求解
、
缺乏有效和高效的协同调度方法等问题
。
本专利技术通过模型描述柔性生产与运输协同调度的关键变量，给出目标计算方法，设计一种高效的启发式调度方法，能够快速得到有效的调度方案
。
[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种分布式柔性生产与运输协同调度方法，包括：
[0007](1)
构建分布式柔性生产与运输协同调度模型，具体为：
[0008]构建分布式柔性流水线调度模型的目标函数，所述目标函数为最小化所有工件的最大完工时间
C
max
，具体公式如下：
[0009]MinimizeC
max
(1)
[0010]所述目标函数的约束条件为：
[0011][0012][0013][0014][0015][0016][0017][0018][0019][0020]其中，
n
j
表示工件
j
的工序数，
o
j,i
表示工件
j
的第
i
道工序，
st
j,i
表示工序
o
j,i
的开始时间，
pt
j,i
表示工序
o
j,i
的开始加工时间，
et
j,i
表示工序
o
j,i
的加工结束时间，
tst
j,i
表示加工工序
o
j,i
前的开始运输时间，
tet
j,i
表示加工工序
o
j,i
前的运输结束时间，
dt
j,i
表示运输并加工工序
o
j,i
前的
AGV
出发时间，表示工序
o
j,i
开始前的等待时间，表示加工工序
o
j,i
前的运输时间，表示工序
o
j,i
开始加工前的等待时间，表示工序
o
j,i
的加工时间，表示加工工序
o
j,i
前的
AGV
空载运输时间
。
[0021](2)
基于分布式柔性生产与运输协同调度模型，构建调度的编码与解码规则，具体为：
[0022]①
采用长度为的序列
π
＝
{
π1,
…
,
π
g
}
表示工件调度顺序，其中每个工件
j
出现
n
j
+2
次，第一次出现表示工件从库房取出，最后一次出现表示工件运送进库房，第
i+1
次出现表示工件加工工序
o
j,i
；采用矩阵表示每道工序的机器分配，元素
ma
j,i+1
表示
o
j,i
分配到某工厂的某台可加工机器上；采用矩阵分配到某工厂的某台可加工机器上；采用矩阵表示每道工序加工前的搬运车
AGV
的分配，元素
a
j,i
表示加工
o
j,i
分配到某
AGV
上进行运输
。
[0023]②
将
π
中的工件工序按顺序调度，先采用矩阵
A
中对应的
AGV
运输到矩阵
MA
中对应的机器上，插入机器所有的空闲位置中，若能够完成该工件的加工，则插入该位置进行加工，否则，按照最早可加工时间放在机器的最后位置进行加工，以加快工件的完工时间
。
[0024](3)
基于编码与解码规则，构造调度解，具体为：
[0025]①
采用最大剩余平均加工时间规则生成工件调度顺序
π
，即优先选择剩余工序在所有可加工机器上的平均加工时间之和最大的工件
,
若存在多个
,
则从中随机选择，迭代选择直到所有工序完成排序
。
[0026]②
按照生成的工件调度顺序
π
，选择最早可用的
AGV
进行运输，并选择最早可用的机器进行加工，直到所有工序完成
AGV
分配和机器分配
。
[0027](4)
基于构造的调度解，采用局部搜索进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种分布式柔性生产与运输协同调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)
构建分布式柔性生产与运输协同调度模型，具体为：构建分布式柔性流水线调度模型的目标函数，所述目标函数为最小化所有工件的最大完工时间
C
max
，具体公式如下：
MinimizeC
max
(1)
所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：所述目标函数的约束条件为：其中，
n
j
表示工件
j
的工序数，
o
j,i
表示工件
j
的第
i
道工序，
st
j,i
表示工序
o
j,i
的开始时间，
pt
j,i
表示工序
o
j,i
的开始加工时间，
et
j,i
表示工序
o
j,i
的加工结束时间，
tst
j,i
表示加工工序
o
j,i
前的开始运输时间，
tet
j,i
表示加工工序
o
j,i
前的运输结束时间，
dt
j,i
表示运输并加工工序
o
j,i
前的
AGV
出发时间，表示工序
o
j,i
开始前的等待时间，表示加工工序
o
j,i
前的运输时间，表示工序
o
j,i
开始加工前的等待时间，表示工序
o
j,i
的加工时间，表示加工工序
o
j,i
前的
AGV
空载运输时间；
AGV
为无人搬运车；
(2)
基于调度模型，构建调度的编码与解码规则，具体为：
①
采用长度为的序列
π
＝
{
π1,
…
,
π
g
}
表示工件调度顺序，其中每个工件
j
出现
n
j
+2
次，第一次出现表示工件从库房取出，最后一次出现表示工件运送进库房，第
i+1
次出现表示工件加工工序
o
j,i
；采用矩阵表示每道工序的机器分配，元素
ma
j,i+1
表示
o
j,i
分配到某工厂的某台可加工机器上；采用矩阵分配到某工厂的某台可加工机器上；采用矩阵表示每道工序加工前的
AGV
的分配，元素...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晶晶，韩红桂，黄琰婷，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：